一种天然气水合物组合抑制剂

：
1.本发明涉及水合物抑制剂技术领域，具体涉及一种天然气水合物组合抑制剂。


背景技术：

2.天然气水合物是天然气等小分子与水在低温高压下形成的一种笼型固体化合物。在标准温度和压力下，1体积的天然气水合物可储存150-180倍体积的天然气，已有的调查研究表明，天然气水合物是传统化石能源总量的2倍，作为未来替代能源在国际上已经形成共识。如果能够安全高效开发利用，将对我国后续能源供给、社会和经济的可持续发展产生深远影响。但是天然气水合物或深水油气的开发，需要远距离输送未经处理的油气。高压、低温以及水的存在是水合物生成的三个必要条件，但是这三个条件在海底油气输送管道中很容易满足，比如在海上大约920米的水面下，海底(泥线处)温度在3.3～4.4℃，所以水合物的防治是油气管道安全运行必须考虑的因素。
3.早期，考虑到水合物堵塞可能造成的巨大经济损失，工业中对水合物的管理都是以不惜一切代价的预防方式为基础，主要是从根源上消除水合物的生成，采用的方法主要有：除水、管线保温、注热力学抑制剂等，这一些措施最大的缺陷就是投资太大。从上世纪70年代开始，一些处于恶劣环境的油田(比如：阿拉斯加北坡、西伯利亚、北海等)以及一些深海油田(比如：墨西哥湾、西非、巴西等)逐渐投入生产，传统的水合物防治方法的缺陷更加明显，而且一些技术上的问题如深海保温材料的选择、抑制剂的再生等等，限制了传统方法的使用。此外，热力学抑制剂由于使用量大，不环保，在很多地方被限制使用，因此寻找既经济又环保的水合物抑制方法是国内外急需解决的问题。
4.目前最常用的替代抑制剂是低剂量抑制剂，包括动力学水合物抑制剂(khis)和防聚剂，前者主要针对气水体系，后者需要油相存在。对于气水体系，由于传统动力学水合物抑制剂的生物降解性差，难以满足工业生产中的环境标准，因此开发新型环境友好型的水合物抑制剂，成为当务之急。近年发展起来绿色抑制剂易降解，比如氨基酸、离子液体、抗冻蛋白或抗冻糖蛋白，一些天然类高分子，比如羟基纤维素、淀粉、壳聚糖、果胶等等，也显示出天然气水合物抑制作用。由于这些新型天然类抑制剂开发仍处于初期，抑制性能不好，需进一步提升。
5.阿斯巴甜是一种常用甜味剂，主要由天冬氨酸和苯丙氨酸(氨基酸是蛋白质的组成成分)构成，常温下，为白色结晶性的粉末，溶于水，被广泛应用于药剂加工和食品加工中，阿斯巴甜是全球经过最全面检测的成分之一，世界卫生组织(who)、欧盟食品安全局(efsa)、美国食品药品监督管理局(fda)等多家食品安全机构曾多次公开表明阿斯巴甜安全可放心使用。其结构式如式1所示：
6.

技术实现要素：

7.针对上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种天然气水合物组合抑制剂，该天然气水合物组合抑制剂以现有的甜味剂阿斯巴甜为基础，添加一定量的热力学抑制剂，组合使用，使其具有水合物动力学抑制性能，用做新型绿色抑制剂。
8.本发明所采取的的技术方案是：
9.本发明保护一种天然气水合物组合抑制剂，所述的天然气水合物组合抑制剂由阿斯巴甜和低碳醇配制而成，所述的低碳醇的碳链长度小于等于4。
10.优选地，所述的阿斯巴甜与低碳醇的质量比为(1:2)～(2:1)。
11.优选地，所述的低碳醇的碳链长度小于等于3。
12.进一步优选，所述的低碳醇选自甲醇、乙二醇和丙三醇中的一种。
13.本发明还保护上述天然气水合物组合抑制剂的应用。
14.优选地，所述的天然气水合物组合抑制剂应用于油气水三相体系、油水或气水两相体系中水合物的生成。
15.进一步优选，所述的天然气水合物组合抑制剂的应用使用时，先将天然气水合物组合抑制剂配制成水溶液，所述水溶液浓度为0.5wt％～10wt％。再进一步优选，所述水溶液浓度为1.5wt％～10wt％。
16.进一步优选，所述的天然气水合物组合抑制剂的适用压力为0～20mpa，温度为-10℃～25℃。再进一步优选，所述的天然气水合物组合抑制剂的适用压力为0～20mpa，温度为1℃～12℃。
17.与现有的技术相比，本发明具有以下优点：
18.1、本发明以现有的甜味剂阿斯巴甜为基础，添加热力学抑制剂，阿斯巴甜与热力学抑制剂复配，提高天然气水合物组合抑制剂的整体抑制性能。
19.2、本发明所述的物质均为常用物质，方便易得，安全可靠，用作水合物新型抑制剂开发应用的新领域。
具体实施方式：
20.以下实施例是对本发明的进一步说明，而不是对本发明的限制。
21.下述实施例中所述实验方法，对于未特别注明的工艺参数，可参照常规技术进行；所述试剂和材料，无特殊说明，均可从商业途径获得。
22.抑制剂检验分别采用三种气体：气体1为纯甲烷；气体2为甲烷95vol％和丙烷5vol％；气体3为多组分混合气，组成为正戊烷0.208，异戊烷0.201，异丁烷0.493，正丁烷0.789，丙烷3.13，乙烷7.51，氮气0.398，余下为甲烷(单位：vol％)。
23.检测和测定实施例和对比例得到的水合物抑制剂抑制效果的方法如下：
24.抑制剂检验采用高压搅拌试验反应装置。实验装置主要包括：恒温水浴，反应釜，缓冲罐，磁力搅拌器，数据采集模块，温度传感器，压力传感器等。反应釜的容积为254ml，能承受的最高压力为20mpa；压力传感器的型号为cyb-20s精度为
±
0.025mpa；温度传感器的型号为pt100精度为
±
0.1℃。反应溶液配好后加入反应釜，100.0
±
0.5g，当温度降低到预设温度后，抽真空后给反应釜通入反应气体到目标压力，关闭反应釜上进气阀，然后关闭气源，开动磁力搅拌，实验开始。记录实验开始后的数据，观察反应过程，当温度升高再降低到并长时间稳定在某一个温度同时压力明显降低时停止实验。考察添加不同抑制剂后的水合物形成诱导时间，从而确定不同抑制剂的抑制性能。
25.实施例1：
26.天然气水合物组合抑制剂由阿斯巴甜和甲醇配制而成，阿斯巴甜与低碳醇的质量比分别为1:2、2:3、1:1、2:1。
27.以纯水作为对比例1，单独添加阿斯巴甜作为对比例2，单独添加甲醇作为对比例3，对比例1-3中物质添加量与实施例1中相对应的抑制剂的质量相等。
28.将实施例1和对比例1-3得到的物质分别配置为1.5wt％、3wt％、5wt％、6wt％、10wt％的水溶液，便于与对比例作出比较。在设定温度4℃，初始压力8.0mpa的条件下，对气体1、气体2和气体3分别通过实验室天然气水合物抑制性能测试装置进行检测，测定抑制剂抑制水合物生成的诱导时间，具体的实验条件和实验结果见表1，表1中抑制时间inhibitor/纯水/单独同浓度阿斯巴甜/单独同浓度甲醇依次对应实施例1/对比例1/对比例2/对比例3。
29.表1阿斯巴甜与甲醇实验条件和抑制性能测试结果
[0030][0031]
由表1得出，针对三种不同组成的天然气组分，在不同的温度压力条件下，不同浓度的阿斯巴甜和不同浓度的甲醇混合使用，抑制效果明显的增强，比单独使用任何一种的效果都好。
[0032]
实施例2：
[0033]
天然气水合物组合抑制剂由阿斯巴甜和乙二醇配制而成，阿斯巴甜与乙二醇的质量比分别为1:2、2:3、1:1、2:1。
[0034]
以纯水作为对比例1，单独添加阿斯巴甜作为对比例2，单独添加乙二醇作为对比例4，对比例1、对比例2和对比例4中物质添加量与实施例2中相对应的抑制剂的质量相等。
[0035]
将实施例2、对比例1、对比例2和对比例4得到的物质分别配置为1.5wt％、3wt％、5wt％、6wt％、10wt％的水溶液，便于与对比例作出比较。在设定温度4℃，初始压力8.0mpa的条件下，对气体1、气体2和气体3分别通过实验室天然气水合物抑制性能测试装置进行检测，测定抑制剂抑制水合物生成的诱导时间，具体的实验条件和实验结果见表2，表2中抑制时间：inhibitor/纯水/单独同浓度阿斯巴甜/单独同浓度乙二醇依次对应实施例2/对比例1/对比例2/对比例4。
[0036]
表2阿斯巴甜与乙二醇实验条件和抑制性能测试结果
[0037][0038][0039]
由表2得出，针对三种不同组成的天然气组分，在不同的温度压力条件下，不同浓度的阿斯巴甜和不同浓度的乙二醇混合使用，抑制效果明显的增强，比单独使用任何一种的效果都好。
[0040]
实施例3：
[0041]
天然气水合物组合抑制剂由阿斯巴甜和丙三醇配制而成，阿斯巴甜与丙三醇的质量比分别为1:2、2:3、1:1、2:1。
[0042]
以纯水作为对比例1，单独添加阿斯巴甜作为对比例2，单独添加丙三醇作为对比例5，对比例1、对比例2和对比例5中物质添加量与实施例1中相对应的抑制剂的质量相等。
[0043]
将实施例3、对比例1、对比例2和对比例5得到的抑制剂分别配置为1.5wt％、3wt％、5wt％、6wt％、10wt％的水溶液，便于与对比例作出比较。在设定温度4℃，初始压力8.0mpa的条件下，对气体1、气体2和气体3分别通过实验室天然气水合物抑制性能测试装置进行检测，测定抑制剂抑制水合物生成的诱导时间，具体的实验条件和实验结果见表3，表3中抑制时间inhibitor/纯水/单独同浓度阿斯巴甜/单独同浓度甲醇依次对应实施例3/对比例1/对比例2/对比例5。
[0044]
表3阿斯巴甜与丙三醇实验条件抑制性能测试结果
[0045]
[0046][0047]
由表3得出，针对三种不同组成的天然气组分，在不同的温度压力条件下，不同浓度的阿斯巴甜和不同浓度的丙三醇混合使用，抑制效果明显的增强，比单独使用任何一种的效果都好。
[0048]
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化等均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。